Laboratorio de Qumica 3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL Área académica de Ciencias Básicas

INFORME Nº3 ESTRUCTURA ATOMICA QU- 117 Sección: B Realizado por:    

Isla Ramos Jordano Paredes Yucra David Tito Berrocal Angello Yucra Mendonza Nilber NOTA:

Profesores Responsables de la práctica:  Ing. Jaime Jonás Flores Ramos  Ing. Bertha Cárdenas Vargas

Período Académico: 2013-2 Fecha de realización de la práctica: 18/09/2013 Fecha de presentación del informe: 25/09/2013

LIMA- PERÚ EXPERIMENTO N° 1: Determinación de la magnitud de la carga del electrón.

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OBJETIVO Determinar la carga del electrón mediante la electrólisis. Conocer las partes de una celda electrolítica.

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FUNDAMENTO TEÓRICO La Electrolisis.- es un proceso para separar un compuesto en los elementos que lo conforman, usando para ello la electricidad. Este proceso nos ayudara a realizar lo que queremos hallar.

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OBSERVACIONES Comenzamos a medir la masa de cada electrodo, luego procedimos a llenar en el vaso precipitado (250 ml.) unas ¾ partes de su volumen, con una solución de CuSO4,para luego añadir 5 gotas de H2SO4 , luego colocamos los electrodos los electrodos verticalmente en el recipiente y procedemos a conectar el sistema tomando el tiempo de inicio. Se observa que hay cambios en los electrodos, en el cátodo hay aumento y el ánodo hay disminución de peso.

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ECUACIONES QUÍMICAS: Cu2+ + 2e-  Cu Cu  Cu2+ + 2e-

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En el cátodo (Reducción) En el ánodo (Oxidación)

CÁLCULOS Y RESULTADOS: ANODO 29.1286 gr. 28.8541 gr.

MASA INICIAL MASA FINAL

CATODO 30.4013 gr. 30.6474 gr.

Voltaje de la corriente continua: 2 V. Intensidad de corriente: 100 mA. Tiempo del proceso: 7200 s. 

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Mediante las formulas siguientes determinaremos la carga del electrón aproximadamente: Carga Total = (Intensidad de Corriente) x (Tiempo Transcurrido) Carga Total = (Carga del electrón) x (Numero de Electrones) Teniendo en cuenta la masa inicial y final del cátodo podremos hallar la cantidad de electrones transferidos mediante la siguiente formula: N° de moles de Cu =

W ( Cu ) depositado PA(Cu )

N° de electrones transferidos = n (Cu) x (NA) x 2

HALLANDO LA CARGA EXPERIMENTAL DEL ELECTRON

Masa final – Masa inicial = 28.8541 – 29.1286 = 0.2745 N° de moles de Cu = 0.2745/63.5 = 4.33 x 10 -3 N° de Electrones = (4.33 x 10-3) x (6.023 x 1023) x2 = 5.22 x 1021 Carga total = 0.1 x 7200 = 720 C. 720 C. = (Carga del electrón) x 5.22 x 1021 = 1,38 x 10- 19 C

Carga del electrón experimental: 1,38 x 10 - 19 C Carga del electrón real: 1,60 x 10- 19 C

En el margen de error:

1,60 x 10−19−1,38 x 10−19 1,60 x 10−19

= 0.1375

Porcentaje de error: 13.75 %

>>> Electrolisis del Cobre

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CONCLUSIONES Los electrones fluyen desde el ánodo hacia el cátodo. Que es aprovechado para la refinación de materiales y objetos.

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RECOMENDACIONES Se debe realizar este experimento en clase para la comprensión de los alumnos.

EXPERIMENTO N0 2: CORRIENTE Y MAGNETISMO, GENERACIÓN DEL ELECTROIMÁN

OBJETIVO ESPECIFICO     

Identificar cual es el rol de cada material como el clavo, alambre de cobre y la batería. Verificar como ocurren los efectos del campo magnético. Construir un electroimán sencillo. Aplicar el funcionamiento del electroimán verificando la existencia de un campo magnético. Verificar la existencia de un campo magnético en un imán permanente.

OBSERVACIONES 

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Con la experiencia del electroimán se observa que al pasar corriente por este se induce un campo magnético, ello podemos evidenciarlo porque al ponerlo en contacto con un clip es atraído por el electroimán quedando adherido a este. Al momento de tocar la pila con los dedos, se siente una elevada temperatura. Cuando se coloca una hoja de papel sobre un imán permanente y al esparcir las limaduras de hierro sobre el papel se grafica con las limaduras de hierro la existencia de las líneas de campo magnético provenientes del imán permanente.

FIGURA, DIAGRAMACION Y/O GRAFICOS

CONCLUSIONES La existencia del campo magnético en un electroimán depende de algunas variables, como el número de vueltas que se da con el alambre de cobre al clavo de hierro y la corriente aplicada.

Los imanes permanentes naturalmente producen un campo magnético y por lo tanto no necesitan fuentes de alimentación o cables. La existencia del campo magnético que genera un imán tiene la forma del grafico mostrado.

RECOMENDACIONES Verificar que el clavo esté libre de efectos magnéticos. Verificar que en nuestro alrededor no haiga efectos de campos magnéticos externos.

EXPERIMENTO N°3: Colorimetría -

Objetivo: Conocer la técnica de colorimetría para saber su concentración, mediante la comparación de colores.

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Fundamento Teórico: Colorimetría: es la ciencia que estudia la medida de los colores y que desarrolla métodos para la cuantizacion del color, es decir la obtención de valores numéricos del color.

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Observaciones: En dos tubos de ensayo vertemos 3.5 cm. de Cu(NO3)2 uno de 0.4 M. y el otro de X M. llevamos estos dos tubos envueltos en una hoja blanca hacia el fluorescente para comparar el color y tratar de igualarlos en la tonalidad.

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Cálculos y resultados:

Soluciones Acuosas de Cu(NO3)2 N° 1 N° 2

Concentración

color

0.4 M. X M.

Celeste Celeste claro

Muestras

Altura de la solución al inicio 3.5 + 0.05 3.5 + 0.05

Altura de la solución al final 0.9 + 0.05 3.5 + 0.05

Solución 0.4 M. Solución X M.

Al ser el mismo elemento utilizamos la siguiente ecuación para hallar la molaridad desconocida: H1M1 = H2M2 (0.9) x (0.4) = (3.5) (X)

X = 0.103

muestra el momento de extracción de la solución para comparar su coloracion

muestra el resultado de comparación de la coloración

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Conclusión: El color de la solución varía de una forma directa con la concentración de la solución. Es por esa razón que en los dos tubos de ensayo los colores son distintos, por ende las concentraciones también lo son.

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Recomendaciones: Sostener con firmeza los tubos de ensayo para que no se les resbale y rompa los tubos como ya ha sucedido con mis compañeros.

EXPERIMENTO Nº 4: CROMATOGRAFIA OBJETIVO ESPECIFICO Ver la las características de los diversos colores que tenemos OBSERVACIONES

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Los colores se van extendiendo y cambiando de tonalidad dependiendo de su distancia y también del liquido en el que se encuentre (agua o alcohol). Algunos colores se mantienen casi igual a pesar de su extensión o solo varian un poco en su intensidad.

tiza en en un vaso precipitado con alcohol tiza en un vaso precipitado con agua

CALCULOS Y RESULTADOS MARCA COLOR ORIGINAL COLORES LUEGO DE LA CROMATOGRAFIA

ALCOHOL PLUMON1 NEGRO Azul rojo

PLUMON2 AZUL Azul celeste

AGUA PLUMON3 NEGRO Rojo azul

PLUMON4 AZUL AZUL

CONCLUSIONES Los colores están compuestos por colores primario mas simples. Estos colores se dispersan dependiendo de la velocidad y el grado de porosidad de la tiza.

RECOMENDACIONES Al momento de hacer las marcas con plumón tener una cierta distancia de separación entre marca y marca ya que se podrían combinar y no ver los resultados esperados.

EXPERIMENTO NO 5 LUZ QUE EMITE UNA SAL SOLIDA O UNA SOLUCION ACUOSA DE LA SAL OBJETIVO ESPECIFICO -

Identificar cada uno de los instrumentos usados en este experimento. Reconocer el color que emite cada solución acuosa que se tiene, al hacer contacto con el calor.

OBSERVACIONES -

Vemos que en el alambre de NICROM impurezas. La llama que se usa en el mechero de bunsen es no luminosa de color azul. Al momento de sumergir el alambre de NICROM en cada una de las soluciones y llevarlo hacia la parte superior de la llama se observa un color característico del tipo de solución con que se trabaja.

coloración de la llama de cada elemento

CALCULOS Y RESULTADOS -

Al hacer contacto cada una de estas soluciones con la llama se observa una coloración, graficada en la siguiente tabla. SOLUCIÓN NaCl 0.2M CaCl2 0.2M KCl 0.2M LiCl 0.2M BaCl2 0.2M SrCl2 0.2M

COLOR AMARILLO NARANJADO ROSADO FUCSIA VERDE LIMON ROJO

CONCLUSIONES -

Cada una de las soluciones cuando se expone a la llama emiten distintos colores ya que es característico del tipo de solución con la que se trabaja. Se determino que la muestra desconocía del problema Nº 2 es KCl por la coloración que se vio en el mechero

RECOMENDACIONES

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Manipular con el debido cuidado la gradilla donde se encuentran los tubos de ensayo que contienen las soluciones, para evitar que se caigan y se rompan. Limpiar el alambre de NICROM sumergiéndolo en una solución de HCl concentrada y luego, exponerlo a la llama realizando esto varias veces. Tener cuidado con la solución de HCl, para evitar quemaduras ya que es una solución concentrada Limpiar bien el alambre de NICROM luego de sumergirlo en las soluciones que se tiene, para observar bien el tipo de color de cada solución con la que se trabaja.

EXPERIMENTO Nº 6: LUZ QUE EMITE UNA MUESTRA GASEOSA EN UN TUBO DE DESCARGA, EMPLEANDO LA VISTA, UN ESPECTROSCOPIO SIMPLE Y UN ESPECTROMETRO OBJETIVO ESPECIFICO Conocer los distintos espectros de luz que emiten los gases en un tubo de descarga. OBSERVACIONES. Se pudo observar que a través del espectroscopio simple solo se veían unas cuantas líneas espectrales pero con el espectrómetro se pudo observar más nítidamente todas las líneas espectrales. IMÁGENES HIDROGENO

YODO

MERCURIO

KRIPTON

CALCULOS Y RESULTADOS Usando el espectroscopio simple

Muestra gaseosa Hidrogeno

Secuencia de colores de izquierda a derecha violeta

AZUL

Yodo

Rojo

verde

Mercurio

morado

Verde

Azul

Kripton Usando el espectroscopia cuantitativo

Muestra gaseosa Hidrogeno Yodo Mercurio kripton

Color de linea Violeta azul verde amarillo Rojo amarillo verde azul Violeta verde mostaza rojo Violeta verde naranja rojo

CONCLUSIONES Se observan que cada elemento gaseoso muestra distintas líneas espectrales debido a que presentan distintas frecuencias. RECOMENDACIONES

Usar un transformador que calibre el voltaje ya que si no el tubo podría explotar y emanar los gases en él. No tener mucho tiempo la mirada fija en la luz que emite el tubo de descarga porque podría afectar la vista Experimento N0 7 LA CAJA NEGRA -

Objetivos específicos

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Determinar la forma y de que material esta hecho el objeto que se encuentra dentro de la caja negra.

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Observaciones

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Al sacudir la caja, podemos darnos cuenta que es un sólido compacto por los sonidos y choques que hace contra las paredes de la caja. Cuando giramos lentamente la caja el objeto se desliza. Cuando el objeto pasa por las esquinas de la caja, el cuerpo tiende a girar.

 

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Recomendaciones

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Girar la caja varias veces, para obtener más información del objeto que se encuentra dentro de la caja.

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Conclusiones Por los sonidos y choques que experimenta contra la caja se trata de un objeto de forma paralelepípedo de madera en el cual tiene incrustado en una de sus caras una semiesfera hecha de goma.

Cuestionario 1. Una radiación monocromática que tiene una longitud de onda en el vacio de 600 nm y una potencia de 0,54 w penetra en una celula fotoeléctrica de catodo de cesio cuyo trabajo de extracción es de 2,0 eV. Determine: a) El numero de fotones por segundo que viajan con la radiación. De las

ecuaciónes: E:energia(eV) n:numero de fotones h:constante de Planck f:frecuencia(Hz) P:potencia(w) T:tiempo λ:longitud de onda C:velocidad de la luz

E=n.h.f

P.t=E λ.f=C f=1/t operando:

P.t=E P.t=n.h.f P.t= n.h.(C/λ) (0,54).(1)=n.(6,63*10-34)(3*108/600*10-9) n=1,63*1018 b) La longitud de onda umbral del efecto fotoeléctrico para el cesio. De la ecuación: Φ=h.c/λ0 Φ:función trabajo λ0:longitud de onda umbral reemplazando los datos: 2*1,6*10-19=6,63*10-34*3*108/λ0 λ0=6,22*10-7m c) La energía cinetica de los electrones emitidos. E=E0+Ec (6,63*10-34)*(3*108)/(600*10-9)=2*1,6*10-19 + Ec Ec=0,115*10-19 J

2. Explique como se generan los rayos laser y cuales son los tipos. Un láser es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente de un medio adecuado y con el tamaño, la forma y la pureza controlados. Hay cuatro procesos básicos que se producen en la generación del láser, denominados bombeo, emisión espontánea de radiación, emisión estimulada de radiación y absorción. Bombeo En el láser el bombeo puede ser eléctrico u óptico, mediante tubos de flash o luz. Puede provocarse mediante una fuente de radiación como una lámpara, el paso de una corriente eléctrica, o el uso de cualquier otro tipo de fuente energética que provoque una emisión Resonador óptico Está compuesto por dos espejos que logran la amplificación y a su vez crean la luz láser. Dos tipos de resonadores: Resonador estable, emite un único haz láser, y Resonador Inestable, emite varios haces. Emisión estimulada de radiación La emisión estimulada, base de la generación de radiación de un láser, se produce cuando un átomo en estado excitado recibe un estímulo externo que lo lleva a emitir fotones y así retornar a un estado menos excitado. El estímulo en cuestión proviene de la llegada de un fotón con energía similar a la diferencia de energía entre los dos estados. Los fotones así emitidos por el átomo estimulado poseen fase, energía y dirección similares a las del fotón externo que les dio origen. La emisión estimulada descrita es la raíz de muchas de las características de la luz láser. No sólo produce luz coherente y monocroma, sino que también "amplifica" la emisión de luz, ya que por cada fotón que incide sobre un átomo excitado se genera otro fotón. Absorción Proceso mediante el cual se absorbe un fotón. El sistema atómico se excita a un estado de energía más alto, pasando un electrón al estado meta estable. Este fenómeno compite con el de la emisión estimulada de radiación.

TIPOS DE LASER 1. El láser de Rubí

2. Láser de Helio-Neón

3. El láser de Argón ionizado

4. Láseres de CO2

5. Láser de gas dinámico de CO2

6. Láser de soluciones líquidas orgánicas

7. Láseres de semiconductores

8. Láser de electrones libres

3. Hacer un esquema del espectro electromagnético total e indique la fuente de energía de las diferentes radiaciones electromagnéticas.

BANDA

LONGITUD DE ONDA(m)

FRECUENCIA (Hz)

ENERGIA(J)

rayos gamma

< 10 pm

> 30 E Hz

> 20*10-19

rayos x

< 10 nm

> 30 P Hz

> 20*10-18

FUENTES DE LOS ESPECTROS fenomenos astrofisicos fenómenos extranucleares

ultavioleta extremo

< 200 nm

> 1,5 P Hz

>993*10-21

radiaciones solares

-21

ultravioleta cercano

< 380 nm

> 789 T Hz

>523*10

luz visible

< 780 nm

> 384 T Hz

>255*10-21

infrarrojo cercano

< 2,5 μm

> 120 T Hz

>79*10-21

infrarrojo medio

< 50 μm

> 6,00 T Hz

>4*10-21

infrarrojo lejano

< 1 mm

microondas < 30 cm ultra alta frecuenciaradio 10 km

el sol, una lampara los cuerpos calientes

-24

> 300 G Hz

>20*10

> 1 G Hz

>2*10-24

> 300 M Hz

>19,8*10-26

> 30 M Hz

>19,8*10-28

> 1,7 M Hz

la ionosfera

>11,22*10

-28

pulsars, radiogalaxias el gas interestelar

-29

> 650 K Hz

>42,9*10

> 30 K Hz

>19,8*10-30

< 30 K Hz